Bài 8. Amine
Lớp 12
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3. HỢP CHẤT CHỨA NITROGEN
1. Khái niệm:
Amine là dẫn xuất của ammonia, trong đó nguyên tử hydrogen của phân tử ammonia được thay thế bằng gốc hydrocarbon.
Ví dụ:
2. Phân loại:
Amine thường được phân loại theo bậc của amine và bản chất gốc hydrocarbon.
- Bậc amine được tính bằng số gốc hydrocarbon liên kết trực tiếp với nguyên tử nitrogen. Theo đó, amine được phân loại thành amine bậc một, amine bậc hai và amine bậc ba.
Amine bậc một | Amine bậc hai | Amine bậc ba |
- Dựa trên đặc điểm cấu tạo của gốc hydrocarbon, amine được phân thành nhiều loại, trong đó hai loại diển hình là alkylamine (nhóm amine liên kết với gốc alkyl) và arylamine (nhóm amine liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene).
3. Đồng phân:
Các amine có từ hai nguyên tử carbon trong phân tử bắt đầu xuất hiện hiện tượng đồng phân. Amine có thể có các đồng phân: bậc amine, mạch carbon và vị trí nhóm amine.
4. Danh pháp:
Tên của các amine đơn chức được gọi theo danh pháp gốc – chức và danh pháp thay thế:
Chú ý: sử dụng N làm chỉ số vị trí cho các nhóm thế liên kết với nguyên tử nitrogen ở amine bậc hai và amine bậc ba.
Ngoài ra, một số amine được gọi theo tên thông thường.
Ví dụ: C6H5NH2 có tên gọi là aniline.
Ví dụ 1. Amine là hợp chất khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hydrogen trong phân tử ammonia A. bằng một hay nhiều nhóm -NH2. B. bằng một hay nhiều gốc hydrocarbon. C. bằng một hay nhiều gốc alkyl. D. bằng một hay nhiều gốc benzyl. | ||||||||
Ví dụ 2. Cho các chất có công thức cấu tạo sau:
a) Chất nào trong dãy trên là amine? b) Dựa vào đặc điểm cấu tạo, hãy phân loại các amine trong dãy trên theo cấu tạo gốc hydrocarbon và theo bậc của amine. | ||||||||
Ví dụ 3. Công thức tổng quát của amin no, đơn chức, mạch hở là A. CnH2n+3N (n ≥ 1). B. CnH2n+2N2 (n ≥ 1). C. CnH2n+1N (n ≥ 1). D. CnH2nN (n ≥ 1). | ||||||||
Ví dụ 4. Viết các đồng phân và gọi tên các amine có công thức phân tử sau: a) Mạch hở: C2H7N, C3H9N, C4H11N. b) Mạch vòng: C7H9N. | ||||||||
Ví dụ 5. Phổ IR của chất X được cho như hình dưới đây: X có thể là chất nào trong số các chất sau đây? A. CH3CH2COOH. B. CH3CH2CH2CHO. C. CH3CH2NHCH2CH3. D. CH3COCH2CH3. | ||||||||
Ví dụ 6. Nicotine có trong khói thuốc lá là chất gây nghiện, có độc tính. Công thức cấu tạo của nicotine được biểu diễn ở hình dưới đây: a. Công thức phân tử của nicotine là C9H12N2. b. Nicotine là một amine hai chức, mạch vòng. c. Nicotine là một amine bậc II. d. Phần trăm khối lượng của nguyên tố nitrogen trong nicotine là 17,28%. Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c) d) |
Hình dạng phân tử của methylamine và aniline được mô tả ở hình 8.1 dưới đây.
Trong phân tử amine, nguyên tử nitrogen còn cặp electron chưa liên kết. cấu tạo của amine tương tự ammonia nên amine có một số tính chất hóa học tương tự ammonia. Aniline còn dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong nhân thơm do ảnh hưởng của nhóm NH2.
Ví dụ 1. Quan hình ảnh dưới đây, cho biết cấu tạo phân tử của methylamine và aniline. |
Ví dụ 2. Giải thích vì sao amine thường có tính base tương tự ammonia? |
Ví dụ 3. Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai? (a) Trong phân tử amine, nguyên tử N liên kết với ít nhất một gốc hydrocarbon. (b) Amine có tính base gây ra bởi cặp electron tự do trên nguyên tử N. (c) Nguyên tử N trong nhóm chức amine có số oxi hoá -3. (d) Trong phân tử amine bậc một có một nguyên tử N liên kết với chỉ một nguyên tử H. |
Amine | Tên gọi | Nhiệt độ nóng chảy (°C) | Nhiệt độ sôi (°C) |
CH3NH2 | Methylamine | -93,4 | -6,4 |
CH3CH2NH2 | Ethylamine | -81,0 | 16,6 |
CH3NHCH3 | Dimethylamine | -93,0 | 7,3 |
CH3 CH2CH2NH2 | Propylamine | -84,8 | 47,2 |
CH3CH(NH2)CH3 | Isopropylamine | -95,1 | 31,8 |
(CH3)3N | Trimethylamine | -117,1 | 2,8 |
C6H5NH2 | Aniline | -6,0 | 184,1 |
Bảng 8.1. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của một số amine
Amine có nhiệt độ sôi cao hơn hyđrocarbon có cùng số nguyên tử carbon hoặc có nguyên tử khối tương đương.
Methylamine, ethylamine, dimethylamine và trimethylamine là những chất khí có mùi tanh của cá hoặc mùi khai tương tự ammonia (tùy nồng độ). Các amine có số nguyên tử carbon nhỏ thường tan tốt trong nước nhờ tạo được liên kết hydrogen với nước.
Khi số nguyên tử carbon trong các hyđrocarbon tăng thì độ tan của amine giảm.
Ở điều kiện thường aniline là chất lỏng, ít tan trong nước.
Ví dụ 1. Biểu diễn liên kết hydrogen giữa các phân tử ethylamine với nhau và với nước. | ||||||||||||||||||||||||
Ví dụ 2. Nhận xét nào sau đây không đúng? A. Ở điều kiện thường, methylamine là chất khí dễ tan trong nước. B. Các amine khí có mùi tương tự ammonia, độc. C. Aniline là chất lỏng màu đen và tan tốt trong nước. D. Độ tan trong nước của amine giảm dần khi số nguyên tử carbon trong phân tử tăng. | ||||||||||||||||||||||||
Ví dụ 3. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ tan trong nước của một số amine được thể hiện trong bảng dưới đây:
a. Ở điều kiện thường, các amine trong bảng trên đều là chất khí. b. Khi số nguyên tử carbon trong gốc hydrocarbon tăng thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các amine trong bảng trên tăng dần. c. Khi số nguyên tử carbon trong gốc hydrocarbon tăng thì độ tan của các amine tăng dần. d. Các amine có số nguyên tử carbon nhỏ thường tan tốt trong nước nhờ tạo được liên kết hydrogen với nước. Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c), d) |
1. Tính base và phản ứng tạo phức:
Tương tự như ammonia, amine thể hiện tính base yếu. Dung dịch các alkylamine có thể làm quỳ tím đổi màu xanh, còn dung dịch aniline không làm đổi màu quỳ tím.
Ví dụ: CH3NH2 + H2O CH3NH3+ + OH-
CH3NH2 + HCl CH3NH3Cl (methylammonium chloride)
FeCl3 + 3CH3NH2 + 3H2O Fe(OH)3 + 3CH3NH3Cl
Các amine như methylamine hay ethylamine tác dụng với Cu(OH)2 tạo dung dịch phức chất có màu xanh lam.
Ví dụ: CuCl2 + 2CH3NH2 + 2H2O Cu(OH)2 + 2CH3NH3Cl
Cu(OH)2 + 4CH3NH2 [Cu(CH3NH2)4](OH)2
2. Phản ứng với nitrous acid:
Alkylamine bậc một tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thường tạo thành alcohol và giải phóng khí nitrogen (phản ứng này thường được dùng để nhận biết alkylamine bậc một). Ví dụ:
CH3NH2 + HONO CH3OH + N2 + H2O
Aniline tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thấp (0-5℃) tạo thành muối diazonium (thường được dùng phẩm nhuộm azo và dược phẩm).
C6H5NH2 + HONO2 + HCl [C6H5N2]+Cl-+ 2H2O
3. Phản ứng của aniline với nước bromine:
Do ảnh hưởng của nhóm -NH2, aniline dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzene hơn so với benzene, ưu tiên thế nào các vị trí ortho và para so với nhóm -NH2.
Ví dụ:
Ví dụ 1. Dãy gồm các chất được sắp xếp theo thứ tự tăng dần lực base từ trái sang phải là A. Phenylamine, ammonia, ethylamine. B. Ethylamine, ammonia, phenylamine. C. Ethylamin, phenylamine, ammonia. D. Phenylamine, ethylamine, ammonia. |
Ví dụ 2. Tiến hành các thí nghiệm sau: 1. Phản ứng với chất chỉ thị: Nhỏ một giọt dung dịch methylamine 0,1M lên mẩu giấy pH hoặc giấy quỳ tím đặt trên mặt kính đồng hồ. Quan sát và mô tả sự thay đổi màu sắc của giấy pH. 2. Phản ứng với dung dịch acid: - Cho 2 mL dung dịch methylamine 0,1M vào ống nghiệm, thêm tiếp 1 giọt phenolphthalein. - Nhỏ từ từ 2 mL dung dịch HCl 0,1M vào ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học. 3. Phản ứng với dung dịch muối: - Cho khoảng 1 mL dung dịch FeCl3 0,1M vào ống nghiệm. - Thêm tiếp khoảng 3 mL dung dịch methylamine 0,1M vào ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học. 4. Phản ứng với copper (II) hydroxide: - Cho khoảng 2 mL dung dịch CuSO4 0,1M vào ống nghiệm. - Thêm từ từ dung dịch methylamine 0,1M vào ống nghiệm, lắc đều tới khi kết tủa tan hết. Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học. |
Ví dụ 3. a) Giấm có thể dùng để khử mùi tanh của cá. Giải thích và viết phương trình hoá học. (Biết mùi tanh của cá thường do trimethylamine gây ra.). b) Để rửa sạch chai lọ đựng aniline, nên dùng cách nào? |
Ví dụ 4. Tiến hành các thí nghiệm sau: - Cho khoảng 1 ml nước bromine vào ống nghiệm. - Thêm vài giọt dung dịch aniline vào ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hóa học. |
Ví dụ 5. Trình bày phương pháp hóa học phân biệt các dung dịch sau đây: a) Toluene và aniline. b) CH3NH2, C6H5OH (phenol), CH3COOH, CH3CHO. |
Ví dụ 6. Trình bày cách tách riêng mỗi chất khỏi hỗn hợp sau đây: a) Hỗn hợp khí: methane và methylamine. b) Hỗn hợp lỏng: benzene, phenol và aniline. |
Ví dụ 7. Nhận xét nào sau đây không đúng? A. Các amine đều có thể kết hợp với proton (H+). B. Tính base của các amine đều mạnh hơn CH3. C. Methylamine có tính base mạnh hơn aniline. D. Công thức tổng quát của amine no, mạch hở CnH2n+2+kNk. |
Ví dụ 8. Amine X có phân tử khối nhỏ hơn 80. Trong phân tử X, nitrogen chiếm 19,18% về khối lượng. Cho X tác dụng với nitrous acid (HNO2) ở nhiệt độ thường thu được alcohol Y. Oxi hóa không hoàn toàn Y thu được ketone Z. a. Trong phân tử X có một liên kết π. b. Phân tử X có mạch carbon không phân nhánh. c. Tên thay thế của Y là propan-2-ol. d. Tách nước phân tử Y chỉ thu được một alkene duy nhất. Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c), d) |
Ví dụ 9. Ứng với công thức phân tử C4H11N có bao nhiêu amine đồng phân cấu tạo khi tác dụng với dung dịch gồm acid HCl và NaNO2 ở nhiệt độ thường thấy có khí không màu bay lên? |
Aniline là nguyên liệu tổng hợp một số hợp chất quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau như công nghiệp phẩm nhuộm, dược phẩm (như paracetamol, sulfonamide) hay công nghiệp polimer.
Một số diamine được dùng làm nguyên liệu tổng hợp tơ sợi.
Ví dụ: hexamethylenediamine là nguyên liệu tổng hợp nylon-6,6.
1. Alkyl hóa ammonia:
Alkylamine được điều chế tự amonia và dẫn xuất halogen.
2. Khử hợp chất nitro:
Aniline và các arylamine thường được điều chế bằng cách khử hợp chất nitrobenzene (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi một số kim loại (Zn, Fe …) trong dung dịch HCl.
Ví dụ: C6H5NO2 + 6[H] C6H5NH2 + 2H2O.
Ví dụ 1. Phát biểu nào sau đây là sai? A. Aniline thường được sử dụng để sản xuất phẩm nhuộm và dược phẩm. B. Một số diamine được dùng làm nguyên liệu tổng hợp tơ sợi. C. Hexamethylenediamine là nguyên liệu tổng hợp nylon-6,6. D. Các amine đều không độc, được sử dụng trong chế biến thực phẩm. |
Ví dụ 2. Cho sơ đồ phản ứng sau: Biết X, Y, Z là các chất hữu cơ có chứa nitrogen khác nhau. a. Ở điều kiện thường, các chất X, Y, Z đều là chất khí. b. Công thức cấu tạo của chất Y là CH3CH2NH2. c. Nhiệt độ sôi của chất Z cao hơn nhiệt độ sôi của chất Y. d. X là amine bậc I còn Z là amine bậc III. Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c) d) |
Ví dụ 3. Cho chuỗi chuyển hóa sau: Benzene X Y Z (C6H2Br3NH2) |
Dạng 1: Thiết lập công thức phân tử amine
Lập công thức phân tử
- Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là CxHyNz. Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : t.
- Phân tích định lượng, ta được tỉ lệ phần trăm các nguyên tố trong phân tử.
(=)
- Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất: CxHyNz = (CpHqNt)n
Trong đó: p, q r là các số nguyên tối giản, x, y, z, n là số nguyên dương.
- Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.
Xác định phân tử khối bằng phương pháp phổ khối lượng
- Phương pháp phổ khối lượng được sử dụng để xác định khối lượng phân tử các hợp chất hữu cơ.
- Đối với các hợp chất đơn giản, thường mảnh có giá trị m/z lớn nhất ứng với mảnh ion phân tử [M+] và giá trị này bằng giá trị phân tử khối của chất nghiên cứu.
Phổ hồng ngoại và nhóm chức:
- Phương pháp phổ hồng ngoại (viết tắt là IR) là phương pháp vật lý rất quan trọng và phổ biến để nghiên cứu cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ.
Loại hợp chất | Liên kết hấp thụ N – H | Số sóng (cm-1) 3500 – 3200 |
Ví dụ 1. Kết quả phân tích nguyên tố của hợp chất amine thơm X có phần trăm khối lượng các nguyên tố như sau: . Từ phổ khối lượng (MS) xác định được phân tử khối của X bằng 107. Xác định công thức phân tử của X. |
Ví dụ 2. Vị tanh của cá, đặc biệt là cá mè, là do các amine gây ra, trong đó có amine X. Phân tích nguyên tố đối với X thu được kết quả: ; (về khối lượng). Từ phổ khối lượng, xác định được phân tử khối của X bằng 59. Bằng các phương pháp khác, thấy phân tử X có cấu trúc đối xứng cao. Viết công thức cấu tạo của X. |
Ví dụ 3. Hợp chất hữu cơ X có thành phần trăm các nguyên tố về khối lượng: %C = 53,33%; %H = 15,56%; %N = 31,11%. a) Lập công thức đơn giản nhất của X. b) Xác định công thức phân tử của X, biết phổ khối lượng của X được cho dưới đây: c) Số sóng hấp thụ trong vùng 3400 – 3300 cm-1 trên phổ hồng ngoại sau đây của X ứng với nhóm nguyên tử nào? Xác định công thức cấu tạo của X. |
Dạng 2: Tính chất hóa học của amine
Phản ứng với acid mạnh:
- Phương trình tổng quát: R(NH2)x + xHCl R(NH3Cl)x
Tìm số nhóm chức amine: .
Bảo toàn khối lượng: mamine + mHCl = mmuối
- Lưu ý: RNH2 + H2SO4 RNH3HSO4
Hoặc 2RNH2 + H2SO4 (RNH3)2SO4
Phản ứng với nitrous acid:
Alkylamine bậc một tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thường tạo thành alcohol và khí nitrogen
RNH2 + HNO2 ROH + N2 + H2O
Aniline tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thấp (0-5℃) tạo thành muối diazonium
C6H5NH2 + HONO2 + HCl [C6H5N2]+Cl-+ 2H2O
Phản ứng của aniline với nước bromine:
Dạng 3: Điều chế amine
Alkyl hóa ammonia:
Khử hợp chất nitro: C6H5NO2 + 6[H] C6H5NH2 + 2H2O.
Ví dụ 1. Người ta điều chế aniline theo sơ đồ sau: Biết hiệu suất mỗi giai đều đạt 78%. Khối lượng aniline thu được khi điều chế từ 156 kg benzene là bao nhiêu kg? (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị). |
Chọn đúng phương pháp
Vững bước tương lai cùng Edupen!
- Tối ưu thời gian và chi phí học tập cho gia đình bạn.
- Phương pháp học thiết kế đặc biệt, dễ hiểu, dễ học cho học sinh.
- Phương pháp hiện đại giúp tập trung và nâng cao hiệu quả học tập.
Copyright © 2025 Edupen || All Rights Reserved